JPH0412387B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は冷凍装置の蒸発器と圧縮機との間の低
圧冷媒ガス配管に設備するベーパライザーの気化
能力を増強した冷媒気化装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 蒸発器の内容積が比較的大きく、冷凍負荷の変
動が甚だしい大型の冷凍装置においては、蒸発器
入口における給液装置（膨張弁）を高精度に制御
しても、蒸発器出口の低圧冷媒ガス中には多量の
冷媒ミストが存在し、該ミストが集結して低圧冷
媒液となり、圧縮機は冷媒ミスト及び低圧冷媒液
を吸入するので液圧縮となり弁割れを起こした
り、また圧縮機を構成している金属材料が急激に
収縮し、更に潤滑油はフオーミング現象を起こし
て潤滑不良となり、圧縮機摺動部の焼付現象を起
こし、ついには破損してしまう等の支障を来たす
ため、蒸発器と圧縮機との間の低圧冷媒ガス配管
途中に前記冷媒ミスト及び低圧冷媒液を気化する
ベーパライザーを設備し、前記の支障を防止する
対策が、前記条件下で使用される冷凍装置には一
般に講じられており、該従来のベーパライザーで
は通常低圧冷媒ガスの速度を低下させるための断
面積を有し、前記ガラス中の冷媒ミスト等を自然
落下させ、ベーパライザー外殻から侵入する熱で
気化させたり、該ベーパライザー内に自然落下し
た冷媒ミスト等中に熱交換器として蛇管を設備
し、該蛇管内に高圧冷媒液を通し、前記侵入熱に
加えて高圧冷媒液の熱量を冷媒ミスト等に付加
し、気化能力を強化したものがある。しかし、前
者ではベーパライザー外殻内に溜まつた低圧冷媒
液を外殻を通して侵入する熱により気化させるの
みで、後者では高圧冷媒液が通過する蛇管の外側
が低圧冷媒液と接触する部位では、該液を気化さ
せるが、該蛇管の外側が低速の低圧冷媒ガスと接
触する部位では熱交換能力がないために、該ガス
を過熱するまでには至らないものである。以上の
ようにいずれの場合も気化能力が極めて低く、例
えば冷凍負荷の変動（低減）等により多量の冷媒
ミスト及び低圧冷媒液がベーパライザー外殻内に
流入した場合、前記いずれのベーパライザーにも
多量の冷媒ミスト等を気化する能力がなく、冷媒
ミスト等がそのまま圧縮機に吸入されて圧縮機は
直ちに湿り圧縮の状態を呈し、前記同様の液圧縮
による弁割れ、潤滑不良による圧縮機摺動部の焼
付等の支障を来たし、破損に至る大なる欠点を存
するものである。

（発明が解決しようとする問題点） 高圧冷媒液でベーパライザー外殻内部の低圧冷
媒液を気化すると共に低圧冷媒ガスを過熱状態と
するようベーパライザーの気化能力を大幅に増大
させること即ち逆に云えば該冷媒ガスの冷熱を有
効に利用して高圧冷媒液を過冷却させるようにす
ることにある。

（問題点を解決するための手段） ベーパライザーの内容積を低圧冷媒ガス量に応
じて適度な大きさとし、ベーパライザー外殻内に
基端を開口し、中間部をベーパライザー外殻内で
旋回板を内蔵したＵ字管状又は蛇管状に成形し、
先端にベーパライザー外殻より突出した低圧冷媒
ガス出口ノズルを付設した低圧冷媒ガス出口管を
設備し、該低圧冷媒ガス出口管を内管としてその
外側に高圧冷媒液管を設け二重管とし、外管に高
圧冷媒液を流し、二重管状の熱交換器としたもの
である。

（作用） 蒸発器からベーパライザー外殻内に流入した低
圧冷媒ガスは二重管の内管（低圧冷媒ガス出口
管）に流れ、該内管内では該ガスの速度はベーパ
ライザー外殻と該内管との断面積の逆比により高
速化して乱流状態（レイノズル数≧2300）とな
り、この部分での熱交換条件を改善し、而も内管
のＵ字管内の旋回板又は蛇管により該ガスの流れ
はより乱流化し、熱効率を高めて二重管の内外面
から高速低圧冷媒ガス及び低圧冷媒液と高圧冷媒
液とを接触させ、接触面積を大きくしたことと合
わせ、高圧冷媒液により冷媒ミスト等を気化する
ことはもとより、低圧冷媒ガスを過熱状態にする
と共に高圧冷媒液を過冷却するものである。

（実施例） 今、ここに本発明の実施例を示す添付図面につ
いて詳説する。１はベーパライザー外殻で、円筒
胴から成り、従来同様に低圧冷媒ガスの速度を低
下させる断面積を有する適度な内容積としたもの
である。２は低圧冷媒ガス入口ノズルで、ベーパ
ライザー外殻１上方に設備した低圧冷媒ガス入口
管２ａの先端下方に開口したもので、蒸発器から
の低圧冷媒ガスを該外殻１内の下方に向け噴射す
るものである。３はドレンノズルで、外殻１下端
に付設したもので、外殻１下端部に溜つた低圧冷
媒液と分離した潤滑油を吸引して圧縮機へ循環さ
せるものである。

実施例 １ 本実施例のものは特許請求の範囲第１項のもの
で、第１図に示すように熱交換器としてＵ字管状
の二重管４を使用したものである。５は低圧冷媒
ガス出口管で、基端５ａをベーパライザー外殻１
内の上方に開口し、先端部５ｂを外殻１の上部外
方に突出し、先端を低圧冷媒ガス出口ノズル６と
し、中間部をＵ字管７に成形したものである。８
は高圧冷媒管で、該中間部がＵ字管７となつた低
圧冷媒ガス出口管５を内管としてその外側を被覆
する外管として設けたもので、該内管と外管とで
前記Ｕ字管状の二重管４を構成し、低圧冷媒ガス
と高圧冷媒液との間の熱交換を行うものである。
９は高圧冷媒液入口ノズル、１０は高圧冷媒液出
口ノズルで、ベーパライザー外殻１の外方に設備
したもので、夫々高圧冷媒管８の先端部８ａ及び
基端部８ｂに突設したもので、低圧冷媒ガス出口
管５を流れる低圧冷媒ガスと高圧冷媒管８を流れ
る高圧冷媒液とが向流となるよう付設したもので
ある。１１，１１は旋回板で、スクリユウ板から
成り、低圧冷媒ガス出口管５のＵ字管７内の直線
部に固定して内蔵したもので、スタテイツクミキ
サーとするものである。１２は潤滑油戻し孔で、
二重管４の底部の低圧冷媒ガス出口管５とベーパ
ライザー外殻１内とに亘つて設備したもので、該
出口管５と外殻１内とを連通する微小孔から成
り、後戻し孔１２からベーパライザー外殻１の底
部に溜まつた潤滑油を低圧冷媒ガス出口管５内に
導き低圧冷媒ガス出口ノズル６を経て圧縮機（図
示せず）に戻すものである。

実施例 ２ 本実施例のものは特許請求の範囲第２項のもの
で、第２図に示すように熱交換器として蛇管状の
二重管１３を使用したものである。１４は低圧冷
媒ガス出口管で、前記出口管５と同様に基端１４
ａを外殻１内上方に開口し、先端に低圧冷媒ガス
出口ノズル１５を突設した先端部１４ｂを外殻１
外に突設し、中間部を蛇管１６に成形したもので
ある。１７は高圧冷媒管で、前記同様に蛇管状の
低圧冷媒ガス出口管１４の外側に設けたもので、
該出口管１４とで前記二重管１３を構成し、低圧
冷媒ガスと高圧冷媒液との間の熱交換を行うもの
である。１８は高圧冷媒ガス入口ノズル、１９は
高圧冷媒液出口ノズルで、前記ノズル９，１０と
同様に高圧冷媒管１７の先端部１７ａ及び基端部
１７ｂに突設したものである。２０は前記戻し孔
１２と同様の潤滑油戻し孔で、蛇管１６底部の低
圧冷媒ガス出口管１４とベーパライザー外殻１内
とに亘つて設備したものである。

本発明は以上のような構成で、蒸発器から低圧
冷媒ガス配管を経て送られてくる冷媒ミスト、低
圧冷媒液及び潤滑油を含む低圧冷媒ガスは低圧冷
媒ガス入口管２ａのノズル２からベーパライザー
外殻１内に下方向に向かつて流入する。ベーパラ
イザー外殻１内では断面積が大となるので、低圧
冷媒ガスの流れは充分低速流となり、該ガス中の
冷媒ミスト等の大部分はベーパライザー外殻１内
の底部に溜まり、該冷媒ミスト等を分離した低圧
冷媒ガスは外殻１内を上昇し、基端５ａ，１４ａ
の開口より二重管４，１３の内管部の低圧冷媒ガ
ス出口管５，１４へ流入する。該出口管５，１４
においては断面積が小となるため、ベーパライザ
ー外殻１内で低速となつた低圧冷媒ガスは高速化
し、更に低圧冷媒ガスがＵ字管７に内蔵された旋
回板１１，１１又は蛇管１６を通ることによりよ
り過度に乱流化し、かつ圧力降下を極少にとど
め、二重管４，１３の内管部を通過することとな
り、二重管４，１３の外管の高圧冷媒管８，１７
を流れる高圧冷媒液との熱交換が高効率となるの
で、低圧冷媒ガスが出口管５，１４の先端部５
ｂ，１４ｂに至るまでに確実に過熱状態となつて
圧縮機に吸入されるものである。

（発明の効果） 本発明は冷凍負荷の低減により蒸発器から過量
にベーパライザー外殻１内に流入し、底部に溜ま
つた低圧冷媒液に対しては、二重管４，１３の外
管の高圧冷媒管８，１７外面で、外管内を通過す
る高圧冷媒液と熱交換して気化させ、かつ二重管
４，１３の内管部に低圧冷媒ガスを常に高速度
に、即ち乱流化して通過させ、二重管４，１３の
外管部に流れる高圧冷媒液と高効率で熱交換する
ので、前記の如く低圧冷媒ガスを過熱することが
できるから圧縮機の湿り圧縮を確実に防止するこ
とができる。更に高圧冷媒液により冷媒ミスト及
び低圧冷媒液を気化し、低圧冷媒ガスを過熱する
から、即ち低圧冷媒ガスの冷熱源を有効に利用す
るので、高圧冷媒液は確実に過冷却され、冷凍効
果を大ならしめ、冷凍装置の冷凍能力の増強を図
ることができ、成績係数を改善させる効果が付加
できるもので、蒸発器の内容積が比較的大きく、
冷凍負荷変動が甚だしい超低温を得るための大型
冷凍装置においても、安定した状態で圧縮機を運
転することができるものである。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の実施例を示すもので、第１
図は実施例１のものの概略縦断面図、第２図は実
施例２のものの同断面図である。 １……ベーパライザー外殻、２……低圧冷媒ガ
ス入口ノズル、２ａ……低圧冷媒ガス入口管、３
……ドレンノズル、４……Ｕ字管状の二重管、５
……低圧冷媒ガス出口管、５ａ……基端、５ｂ…
…先端部、６……低圧冷媒ガス出口ノズル、７…
…Ｕ字管、８……高圧冷媒管、８ａ……先端部、
８ｂ……基端部、９……高圧冷媒ガス入口ノズ
ル、１０……高圧冷媒液出口ノズル、１１……旋
回板、１２……潤滑油戻し孔、１３……蛇管状の
二重管、１４……低圧冷媒ガス出口管、１４ａ…
…基端、１４ｂ……先端部、１５……低圧冷媒ガ
ス出口ノズル、１６……蛇管、１７……高圧冷媒
管、１７ａ……先端部、１７ｂ……基端部、１８
……高圧冷媒ガス入口ノズル、１９……高圧冷媒
液出口ノズル、２０……潤滑油戻し孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 冷凍装置の円筒状胴から成るベーパーライザ
   ー外殻に低圧冷媒ガス入口ノズルと、基端を該外
   殻内に開口し、中間部を外殻内でＵ字管状に成形
   し、その先端を該外殻外に開口して低圧冷媒ガス
   出口ノズルとした低圧冷媒出口管とを夫々設備
   し、該Ｕ字管の内部に旋回板を設備し、該Ｕ字管
   の外側に高圧冷媒管を二重管状に設け、該高圧冷
   媒管にベーパライザー外殻より突出して高圧冷媒
   液入口ノズルと高圧冷媒液出口ノズルとを付設
   し、二重管式熱交換器としたことを特徴とするベ
   ーパライザーの冷媒気化装置。 ２ 冷凍装置の円筒状胴から成るベーパライザー
   外殻に低圧冷媒ガス入口ノズルと、基端を該外殻
   内に開口し、中間部を外殻内で蛇管状に成形し、
   その先端を該外殻外に開口して低圧冷媒ガス出口
   ノズルとした低圧冷媒出口管とを夫々設備し、該
   蛇管の外側に高圧冷媒管を二重管状に設け、該高
   圧冷媒管にベーパライザー外殻より突出して高圧
   冷媒液入口ノズルと高圧冷媒液出口ノズルとを付
   設し、二重管式熱交換器としたことを特徴とする
   ベーパライザーの冷媒気化装置。